Le franchissement des buses, des seuils en enrochements et des ...

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  • Bull. Fr. Pche Piscic ( 1992) 326-327 : 111 -124 111

    CSP-CEMAGREF, GHAAPPE - Institut de Mcanique des Fluides Avenue du Professeur Camille Soula - 31400 TOULOUSE

    1. LE FRANCHISSEMENT DES BUSES PAR LES POISSONS MIGRATEURS

    1.1. Problmes poss la migration du poisson par les buses

    Les buses (circulaires, el l ipt iques, ovodes, buses-arches) et ponceaux (dalots, ouvrages vots, ponts-cadres), consti tuent une alternative intressante cots de construct ion et de maintenance aux ponts classiques pour le rtabl issement des coulements naturels lors des amnagements routiers ou autoroutiers.

    En se substituant localement au milieu naturel, ces ouvrages modifient le substrat, les conditions d'clairement et le rgime d'coulement des eaux.

    Ils peuvent constituer des obstacles srieux la migration des poissons : vitesses trop fortes l'intrieur de l'ouvrage (pouvant atteindre de 3 m/s 4 m/s), tirants d'eau insuf f i sants , chu tes impor tan tes l 'ex t rmi t ava l , enf in accumu la t i on de dbris reprsentent les causes les plus frquentes de blocage pour les migrateurs.

    Ds que la pente devient significative, l'coulement subit une acclration brutale en tte de l'ouvrage. Compte tenu de la faible rugosit, les vitesses atteignent rapidement des va leurs importantes ( l 'cou lement pouvant mme devenir torrent ie l ) et peu prs constantes tout au long de l'ouvrage : cette uniformit du champ des vitesses exclut toute zone de repos pour le poisson qui doit franchir la buse d'un seul trait. Lors des priodes de basses eaux, la profondeur d'coulement devient trs faible, insuffisante pour permettre la nage efficace du poisson.

    Le blocage du poisson peut galement se produire l'extrmit aval de l'ouvrage lorsqu'il existe une chute, ce qui arrive frquemment. Ce fait est quelquefois intentionnel, mais rsulte le plus souvent d'un mauvais calage de la buse par rapport au profil du cours d'eau. Il peut provenir aussi de l'abaissement du fil d'eau en aval, conscutif l'installation de la buse si aucune mesure prventive (enrochements, seuils de contrle) n'a t prise pour stabiliser le substrat.

    Plus rarement, un mauvais calage de la tte de la buse peut se traduire par la cration, dans le lit du cours d'eau en amont immdiat de l'ouvrage, d'une zone fort gradient, infranchissable par le poisson.

    1.2. Lignes directrices pour la conception et l'installation de buses franchissables

    1.2.1. Exigences pour le passage du poisson

    Ds que l'installation de la buse se traduit par la modification du rgime hydraulique du cours d'eau, il convient de s'assurer que l'ouvrage ne fait pas obstacle au poisson.

    Le fait qu'une buse soit franchissable ou non dpend des capacits de nage (en termes de vitesse de nage et d'endurance) des espces prsentes dans le cours d'eau et des conditions hydrauliques dans la buse en priode de migration.

    CHAPITRE 8

    LE FRANCHISSEMENT DES BUSES, DES SEUILS EN ENROCHEMENTS ET DES OUVRAGES ESTUARIENS

    M. LARINIER

    Article available at http://www.kmae-journal.org or http://dx.doi.org/10.1051/kmae:1992008

    http://www.kmae-journal.orghttp://dx.doi.org/10.1051/kmae:1992008

  • Bull. Fr. Pche Piscic. (1992) 326-327 : 111 -124 112

    Les capacits de nage sont gnralement reprsentes par des courbes empiriques donnant la distance franchissable par un poisson de taille donne dans un courant de vitesse donne.

    A l'aide de cette information, les conditions hydrauliques (vitesses moyennes ne pas dpasser compte tenu de la longueur de l'ouvrage) permettant le passage du poisson peuvent tre dtermines et prises en compte pour le dimensionnement de la buse.

    Ces conditions doivent tre satisfaites :

    pour l'individu de rfrence (espce migratrice et taille) ayant les plus faibles capacits de nage susceptible d'emprunter la buse,

    pour l'ensemble des conditions de dbit rencontres en priode de migration.

    Il convient donc, comme pour tout dispositif de franchissement, de prciser le rgime hydrologique du cours d'eau pendant la priode de migration.

    Si l'on possde la courbe des dbits classs, on fera en sorte que la buse reste franchissable entre l'tiage et un dbit qui n'est dpass que 5 % 10 % du temps dans l'anne.

    En l'absence de ces donnes, ce qui est le cas le plus frquent sur les petits cours d'eau, on rendra la buse franchissable jusqu' des dbits voisins de 2 2.5 fois le module interannuel.

    Outre certaines vitesses ne pas dpasser, il conviendra de conserver une hauteur d'eau minimale dans la buse pour permettre le passage en tiage des plus gros individus, soit un minimum de 0.15 m pour la truite et de 0.30 m environ pour le saumon et la truite de mer.

    1.2.2. Critres de conception et d'installation d'une buse franchissable

    La f o r m e de la b u s e d te rm ine dans une cer ta ine mesure les paramt res hydrau l iques (hauteur d 'eau, v i tesse) qui condi t ionnent le passage du poisson. Les ouv rages large fond (buses-arches , buses carres, ponts-cadres) permettent de conserver une section de passage importante, relativement proche de celle du lit naturel. Ainsi, dans ce type d'ouvrage, rugosit gale, la mise en vitesse sera moins importante que dans une buse circulaire. De plus, si la taille et les conditions d'installation de la buse (pente modre, calage sous le lit naturel) le permettent, des graviers ou des galets, constituant une rugosit supplmentaire, pourront se dposer sur le fond et contribuer ainsi rduire encore la v i tesse de l 'eau. Cependant, les buses circulaires et el l ipt iques s'avrent l'inverse prfrables quand il s'agit d'assurer une profondeur d'eau minimale pendant la priode d'tiage.

    L 'ouvrage est d imens ionn pour vacuer des dbi ts d 'une dure de retour gnralement importante (100 ans pour les autoroutes, de 25 100 ans pour les routes). La vitesse de l'eau dans la buse est calcule (formule de Manning-Strickler) pour le dbit maximal considr pour la priode de migration en prenant en compte les caractristiques de l'ouvrage (dimensions, forme de la section, rugosit, pente).

    Cons idran t les cr i tres de passage pour la ou les espces env isages, on dtermine ainsi si le dimensionnement et le calage de l'ouvrage se rvlent compatibles avec le passage du poisson.

    Si les critres de passage ne sont pas satisfaits, il existe plusieurs solutions pour y remdier :

    la meilleure solution consiste substituer la buse conventionnelle un ponceau ou une buse-arche dont les caractristiques hydrauliques s'apparentent davantage celles du cours d'eau naturel. On choisit un ouvrage d'une dimension suffisante pour maintenir une largeur et une section d'coulement comparables celles du cours d'eau pour les dbits en priode de migration. Louvrage est install la pente moyenne du cours d'eau sur le site, positionn au-dessous du lit du cours d'eau l'amont comme l'aval et recharg avec des mathaux de la mme granulomtrie que ceux composant le lit. Cela

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    revient en quelque sorte reconstituer le lit du cours d 'eau naturel l'intrieur de l'ouvrage (KATOPODIS, 1984). Il convient de vrifier que les matriaux composant la couche de surface sont suffisamment gros pour rester en place lors des crues. L'installation d'une buse franchissable par conception conduit gnralement un surdimensionnement de l'ouvrage par rapport aux stricts critres hydrauliques.

    on peut galement rduire la vitesse dans l'ouvrage jusqu'au niveau adquat en jouant sur la tail le de la buse et/ou sur la pente du radier. Cet te solut ion se traduit gnralement, comme dans le cas prcdent, par un surdimensionnement de la buse. Il faut viter cependant de caler l'ouvrage une pente beaucoup plus faible que celle du cours d'eau, ce qui conduirait, soit faire dboucher l'ouvrage au-dessus du lit naturel en aval (cration d'une chute), soit creuser le lit du cours d'eau en amont (cration d'un tronon forte pente), consquences galement prjudiciables au passage du poisson,

    enfin, on peut installer l'intrieur de l'ouvrage des rugosits artificielles, des dflecteurs, des plots, voire une passe poissons classique.

    Pour maintenir en permanence une profondeur d'eau minimale, en particulier en priode d'tiage, le radier de la buse doit tre plac une trentaine de cm (WATTS, 1974 ; DRYDEN et STEIN, 1975 ; DANE, 1983) sous le niveau du lit naturel (Fig. 1).

    U T RADIER DE LA BUSE CALE 3 0 c m SOUS LE NI\fEAU DU LIT

    PENTE CONVEKABLE POUR LE PASSAGE U POISSON

    SEUIL EN GABION O U EN ENROCHEMENT

    PROFIL EN LONG

    ECHANCRURE P O U R CONCENTRER LES FAIBLES DEBITS

    SECTION A - A

    Figure 1 : Schma illustrant le principe de l'implantation d'une buse avec noyage de son entre par un seuil de contrle en enrochements.

    Figure 1 : View illustrating the installation of a culvert with a backwater rock sill.

    Des protections de berges et un bassin de dissipation doivent tre amnags en aval de la buse. Ces amnagements sont destins ;

    fournir aux poissons une zone de repos avant le passage dans la buse,

    assurer un tirant d'eau minimum dans la partie aval de la buse (entre du poisson) et supprimer toute chute et acclration l'entre de la buse,

    contrler l'rosion en aval de la buse en dissipant l'nergie rsiduelle de l'eau en sortie et prvenir ainsi l'abaissement de la ligne d'eau.

    Le bassin doit tre d'un volume suffisant pour assurer une dissipation correcte de l'nergie sans turbulence ni aration excessives pour le poisson. Il peut tre construit en

  • Bull. Fr. Pche Piscic. (1992) 326-327 : 111 -124 114

    la puissance dissipe volumique doit demeurer un niveau acceptable (voir critres sur les passes bassins).

    b ton ou mieux, en enrochement , solution plus souple qui s 'adapte aux